變壓器油中氣體分析WORD

1、文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 變壓器TRANSFORMER2000Vol.37No.3P.39-42變壓器油中溶解氣體的成分和含量與充油電力設(shè)備絕緣故障診斷的關(guān)系張利剛摘要：介紹了通過分析變壓器油中溶解氣體的成分和含量以判斷充油電力設(shè)備故障的機理和方法。關(guān)鍵詞：變壓器；變壓器油；氣相色譜法；比值法中圖分類號：TM411；TM406文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1001-8425(2000)03-0039-04Relation between the Composition & Contentsof Dissolved Gases in Transformer Oil and Insu

2、lation FaultDiagnosis of Oil-Filled Power EquipmentZHANG Li-gangAbstract:The mechanism and method of estimating the oil-filled power equipment fault through analyzing the composition & contents of dissolved gases in transformer oil are introduced.Key words:Transformer; Transformer oil; Gas Chrom

3、atography; Ratio method1前言氣相色譜法一直是國內(nèi)外許多電力設(shè)備制造廠作為檢驗質(zhì)量、開發(fā)新產(chǎn)品的有力工具。實踐證明，用氣相色譜法能有效地發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障及其發(fā)展程度，而利用其他電氣試驗方法很難發(fā)現(xiàn)某些局部發(fā)熱和局部放電等缺陷。故在1999年頒布執(zhí)行的電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程中，把油中氣體色譜分析放在“電力變壓器及電抗器”試驗的首位。某些變壓器廠家在其產(chǎn)品中還裝設(shè)了DGA(dissolved gas analysis，即溶解氣體分析)自動檢測報警系統(tǒng)。5 / 72故障分析的機理充油的電力設(shè)備(如變壓器、電抗器、電流互感器、充油套管和充油電纜等)的絕緣主要是由礦

4、物絕緣油和浸在油中的有機絕緣材料(如電纜紙、絕緣紙板等)所組成。其中礦物絕緣油即變壓器油，是石油的一種分鎦產(chǎn)物，其主要成分是烷烴(CnH2n+2)、環(huán)烷族飽和烴(CnH2n)、芳香族不飽和烴(CnH2n-2)等化合物。有機絕緣材料主要是由纖維素(C6H10O5)n構(gòu)成。在正常運行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣會逐漸老化、變質(zhì)，會分解出極少量的氣體(主要有氫H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等7種)。當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生過熱性故障、放電性故障或受潮情況時，這些氣體的產(chǎn)量會迅速增加。表1列出氣體的種類與外施能量的關(guān)系。這些氣體大部分溶解在絕緣油中，少部

5、分上升在絕緣油的面上，例如變壓器有一部分氣體從油中逸出進入氣體繼電器(瓦斯繼電器)。經(jīng)驗證明，油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)。因此在設(shè)備運行過程中，定期測量溶解于油中的氣體組織成分和含量，對于及早發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障有非常重要的意義。表1氣體種類與外施能量的關(guān)系氣體COCO2H2CH4C2H6C2H4C2H2能量/J53.8789.4917.5314.6614.7040.7860.73特征氣體色譜的分析和判斷 3.1判斷有無故障的兩種方法3.1.1與油中溶解氣體的正常值作比較判定有無故障若氫和烴類氣體不超過表2所列的含量，則認為電力設(shè)備運行正常。表2油中

6、溶解氣體的正常值氣體成分H2CH4C2H6C2H4C2H2總烴(C1+C2)正常極限值/L.L-110045355551003.1.2根據(jù)總烴產(chǎn)氣速率判定有無故障當(dāng)總烴含量超過正常值時，應(yīng)考慮采用產(chǎn)氣速率判斷有無故障。絕對產(chǎn)氣速率V： 相對產(chǎn)氣速率Vr：一般來說，對總烴產(chǎn)氣速率1mL/h的電氣設(shè)備可判定有故障。若總烴含量的絕對值小于正常值，總烴產(chǎn)氣速率小于正常值，則電氣設(shè)備正常；若總烴含量大于正常值，但不超過正常值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率小于正常值，則設(shè)備有故障，但故障發(fā)展緩慢，可繼續(xù)運行；若總烴含量大于正常值，但不超過正常值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率為正常值的12倍，則設(shè)備有故障，應(yīng)縮短檢驗周期，密切

7、監(jiān)視故障發(fā)展；若總烴含量大于正常值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率大于正常值的3倍，則設(shè)備有嚴重故障，故障發(fā)展迅速，應(yīng)立即采取必要的措施，有條件時可進行吊心檢修。產(chǎn)氣速率與故障性質(zhì)的關(guān)系見表3。表3產(chǎn)氣速率與故障性質(zhì)的關(guān)系絕對產(chǎn)氣速率/mL.h-1故障特征10帶有燒傷痕跡5嚴重過熱性故障，但未損壞絕緣1過熱性故障3.2判斷設(shè)備故障性質(zhì)和類型的幾種辦法當(dāng)油中氣體的含量超過表2所列的正常值時，可用如下幾種方法分析判斷。3.2.1三比值法這種方法選用5種特征氣體構(gòu)成三對比值，在相同的情況下把這些比值以不同的編碼表示，根據(jù)測試結(jié)果把三對比值換算成對應(yīng)的編碼組，然后查表對應(yīng)得出故障類型和故障的大體部位。但此法所給編

8、碼組并不全，這給實際分析工作帶來諸多不便。通過對102個設(shè)備故障案例分析得出所有編碼組與設(shè)備故障的對應(yīng)關(guān)系，并對編碼“000”提出不同看法。按三比值法“000”編碼屬設(shè)備正常老化、無故障。而實際案例的編碼“000”屬低壓故障范疇，見表4。3.2.2分析CO、CO2含量及CO/CO2比值法充油設(shè)備中固體絕緣受熱分解時，變壓器油中所溶解的CO、CO2濃度就會偏高。試驗證明，在電弧作用下，純油中CO占總量的01%，CO2占03%；紙板和油中CO占總量的13%24%，CO2占1%2%；酚醛樹脂和油中CO占總量的24%35%，CO2占02%。230600局部過熱時，絕緣油中產(chǎn)生的氣體中CO2含量很低，為

9、0.0170.028mg/g，CO不能明顯測到。局部放電、火花放電同時作用下，純油中CO不能明顯測到、CO2占5%左右；紙和油中CO占總量的2%，CO2占7.1%；油和纖維中CO占總量的10.5%，CO2占9.5%。固體絕緣中含水量大時，CO/CO2比值小。故障溫度高，時間長時，CO/CO2比值大。而嚴重故障時，生成的CO來不及溶解而導(dǎo)致故障，這在CO/CO2比值上得不到反映。IEC導(dǎo)則推薦以CO/CO2比值作為判據(jù)，認為比值大于0.33或小于0.09時，很可能有纖維絕緣分解故障。 表4用三比值法判斷及故障性質(zhì)故障性質(zhì)比值編碼組(C2H2/C2H4、C2H4/C2H6、CH4/H2)典型例子輕

10、度局部放電010由于浸漬不完全，絕緣內(nèi)含有氣隙較嚴重的局部放電110氣隙放電已導(dǎo)致固體絕緣有放電痕跡低能量放電202212200不同電位的絕緣之間發(fā)生火花放電或懸浮電位(因接觸不良引起的)發(fā)生火花放電；圍屏樹枝狀放電；分接開關(guān)錯位；鐵心接地銅片與鐵心多點接觸；選擇開關(guān)調(diào)節(jié)不到位低能量放電兼過熱220222高能量放電102112101100有工頻續(xù)流的放電；繞組之間或繞組對地之間的絕緣油發(fā)生電弧擊穿；調(diào)壓開關(guān)切斷電源；分接開關(guān)拔叉處圍屏放電高能量放電兼過熱120121122低于150的熱故障001一般性的絕緣或?qū)Ь€過熱150300范圍的過熱故障020000引線外包絕緣脆化；繞組油道堵塞；鐵心局部短路300700范圍的過熱故障021由于磁通集中引起鐵心的局部過熱；鐵心多點接地或局部短路；分接開關(guān)引線接頭接觸不良；鐵心和外殼產(chǎn)生渦流700以上的高溫過熱故障0220023.2.3無編碼比值法這種方法的原理是：油和固體絕緣材料在不同的溫度、不同的放電形式下產(chǎn)生的氣體也不同。當(dāng)總烴含量超過正常值時，先計算出乙炔和乙烯的比值，當(dāng)其值小于0.1時為過熱性故障。計算乙烯與乙烷的比值，確定其過熱溫度，當(dāng)其值大于0.1時為放電性故障。計算甲烷與氫氣的比值，確定是純放電還是放電兼過熱故障。具體分析判斷方法見表5和圖1。3.2.4單項成分超標(biāo)分析法3.2.4.1H2超標(biāo)